发光器件结构及其制备方法、显示基板和显示装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体而言，本申请涉及一种发光器件结构及其制备方法、显示基板和显示装置。

背景技术

有机发光二极管(Organic light-emitting Diodes，OLED)由于具有驱动电压低、响应速度快、色域广、自发光等独特优点，被广泛认为将是下一代最具潜力的显示和照明技术。根据发光材料的不同，可以分为荧光OLED和磷光OLED。磷光材料由于其能够实现单线态和三线态激子共同参与发光，使器件的内量子效率理论上可以达到100％，拥有较高的外量子效率，具有广泛的应用前景。

然而，大部分高效率磷光器件都面临着一个共同问题是随着亮度增加外量子效率出现剧烈降低，即效率滚降(Rolloff)。磷光器件效率滚降的原因主要在于激子淬灭，包括三线态-三线态淬灭(Triplet-TripletAnnihilation，TTA)，以及激子-极化子淬灭(Exciton-PolaronAnnihilation，TPA)。

因此，为了进一步促进OLED的商业化实际应用，有必要发明有效的、普适的新型器件结构来抑制磷光OLED器件的效率滚降。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种发光器件结构及其制备方法、显示基板和显示装置，以解决现有磷光发光器件在高电流密度下存在效率滚降的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种发光器件结构，包括：层叠设置在基底一侧的阳极层、第一功能层、有机发光层、第二功能层和阴极层；

所述第一功能层包括依次层叠在所述阳极层上的空穴传输层和延缓空穴注入层，所述延缓空穴注入层用于降低空穴传输速率；

或者，所述第一功能层包括空穴传输层，所述空穴传输层内分布有用于降低空穴传输速率的掺杂粒子。

可选地，所述第一功能层还包括空穴注入层，所述空穴注入层位于所述阳极层与所述空穴传输层之间；所述第二功能层包括依次层叠在所述有机发光层上的电子传输层和电子注入层；和/或，所述有机发光层的材料为磷光材料。

可选地，所述延缓空穴注入层的HOMO能级为第一电离能，所述空穴传输层的HOMO能级为第二电离能；所述第一电离能的绝对值大于所述第二电离能的绝对值。

可选地，所述第一电离能的绝对值与所述第二电离能的绝对值的差值为0.19eV～0.29eV。

可选地，所述延缓空穴注入层的材料包括具有共轭结构的平面芳香族化合物。

可选地，所述第一功能层还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层位于所述空穴传输层与所述延缓空穴注入层之间，用于阻挡电子进入所述空穴传输层；所述电子阻挡层的HOMO能级为第三电离能，所述第一电离能的绝对值大于所述第三电离能的绝对值。

可选地，所述第一电离能的绝对值与所述第三电离能的绝对值的差值为0.07eV～0.2eV。

可选地，所述电子阻挡层的空穴迁移率与所述延缓空穴注入层的空穴迁移率的比值为10～100。

可选地，所述延缓空穴注入层包括层叠布置的多个延缓子膜层，所述延缓空穴注入层中的各所述延缓子膜层对应的HOMO能级的绝对值由所述阳极层指向所述阴极层的方向依次增大。

可选地，所述掺杂粒子的材料包括具有共轭结构的平面芳香族化合物。

第二个方面，本申请实施例还提供了一种显示基板，包括：基底、开关器件层以及第一个方面所述的发光器件结构；所述开关器件层用于驱动所述发光器件结构发光。

第三个方面，本申请实施例还提供了一种显示装置，包括第二个方面所述的显示基板。

第四个方面，本申请实施例还提供了一种发光器件结构的制备方法，包括：

在基板的一侧制备阳极层，所述基板包括基底和位于所述基底上的开关器件层，所述阳极层制作在所述开关器件层背离所述基底的一侧；

在阳极层背离所述基板的一侧制备第一功能层；所述第一功能层包括依次层叠在所述阳极层上的空穴传输层和延缓空穴注入层，所述延缓空穴注入层用于降低空穴传输速率；或者，所述第一功能层包括空穴传输层，所述空穴传输层内分布有用于降低空穴传输速率的掺杂粒子；

在所述第一功能层背离所述基板的一侧依次制备有机发光层、第二功能层和阴极层。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果至少包括：

本申请实施例提供的发光器件结构或者制备方法，通过在空穴传输层与有机发光层之间设置延缓空穴注入层，该延缓空穴注入层可以降低空穴传输速率，进而能够在高电压(对应高电流密度)下延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层与有机发光层之间的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题。

本申请实施例提供的发光器件结构或者制备方法，通过在空穴传输层内设置用于降低空穴传输速率的掺杂粒子，进而能够在高电压(对应高电流密度)下延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层与有机发光层的界面处的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术提供的一种发光器件结构的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种发光器件结构的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种发光器件结构的载流子跃迁示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种发光器件结构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种发光器件结构的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的再一种发光器件结构的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种发光器件结构与现有发光器件结构的电流密度与电压的关系对比示意图；

图8为本申请实施例提供的一种发光器件结构与现有发光器件结构的发光亮度与发光效率的关系对比示意图；

图9为本申请实施例提供的一种发光器件结构与现有发光器件结构的阻抗谱对比示意图；

图10为本申请实施例提供的一种显示基板的制备方法的流程图。

图中：

100-阳极层；

200-第一功能层；

210-空穴注入层；

220-空穴传输层；

230-延缓空穴注入层；231-延缓子膜层；

240-电子阻挡层；

300-有机发光层；

400-第二功能层；

410-电子传输层；

420-电子注入层；

430-空穴阻挡层；

500-阴极层。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请的发明人发现，图1所示的现有发光器件结构(磷光器件结构)在高电流密度下效率滚降较严重，是由于现有的发光器件激子发光中心在空穴传输层220(图中示意为HTL)和有机发光层300(图中示意为EML)的界面，在低电流密度下，当空穴和电子注入到有机发光层300时，会在HTL层和EML层的界面产生少量激子，因此激子均能辐射跃迁发光，效率较高。当电流密度增大时，空穴和电子大量注入到有机发光层300内部，此时在HTL层和EML层的界面激子浓度急剧增加，由于三线态-三线态淬灭以及激子-极化子(空穴)淬灭效应导致激子的非辐射跃迁增多，导致磷光器件的效率下降，从而出现显示不均的问题。

本申请实施例提供了一种发光器件结构及其制备方法、显示基板和显示装置，旨在解决上述技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

如图2所示，本申请实施例提供了一种发光器件结构，包括：层叠设置在基底一侧的阳极层100(图中示意为Anode)、第一功能层200、有机发光层300(图中示意为EML)、第二功能层400和阴极层500(图中示意为Cathode)。

作为一种可选的实施方式，第一功能层200包括依次层叠布置在阳极层100(Anode)上的空穴注入层210(图中示意为HIL)、空穴传输层220(图中示意为HTL)和延缓空穴注入层230，该延缓空穴注入层230用于降低空穴传输速率。

在其他的实施方式中，第一功能层200可以包括依次层叠布置在阳极层100(Anode)上的空穴注入层210(图中示意为HIL)、空穴传输层220(图中示意为HTL)。其中，空穴传输层220内分布有用于降低空穴传输速率的掺杂粒子。

可选地，阳极层100的材料为氧化铟锡(ITO)，以提升导电性能。

本实施例中，通过在空穴传输层220与有机发光层300之间设置延缓空穴注入层230或者在在空穴传输层220中混入掺杂粒子，能够降低空穴传输速率，进而能够在高电压(对应高电流密度)下延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层220与有机发光层300的界面处的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题。

在一些实施例中，继续参阅图2，第二功能层400包括依次层叠在有机发光层300上的电子传输层410(图中示意为ETL)和电子注入层420(图中示意为EIL)。

在一些实施例中，有机发光层300的材料为磷光材料。

图3示意出了本申请实施例中的发光器件结构的空穴和电子的跃迁示意图。为了便于描述，将延缓空穴注入层230的HOMO(最高占据轨道)能级设为第一电离能，空穴传输层220的HOMO能级设为第二电离能。考虑到HOMO能级为负值，为了降低空穴在高电流密度时的传输速率，第一电离能的绝对值大于第二电离能的绝对值，即延缓空穴注入层230的HOMO能级比空穴传输层220的HOMO能级更深。

可选地，第一电离能的绝对值与第二电离能的绝对值的差值为0.19eV～0.29eV(包括端点值0.19eV和0.29eV)，使得空穴从空穴传输层220跃迁至延缓空穴注入层230更加困难，从而减小在高电流密度下空穴的传输速率，进一步降低空穴传输层220与有机发光层300的界面处的激子浓度，改善高电流密度下的效率滚降问题。

此外，延缓空穴注入层230还具有浅LUMO(最低未占分子轨道)能级，可以阻挡有机发光层300中的电子向空穴传输层220扩散。

本实施例中，通过对延缓空穴传输层220与空穴传输层220之间的HOMO能级参数进行限定，有利于降低空穴的传输速率，从而降低效率滚降，提升显示均匀性。

在一些实施例中，考虑到延缓空穴注入层230的HOMO能级的设定要求，延缓空穴注入层230的材料可以为具有共轭结构的平面芳香族化合物。

可选地，具有共轭结构的平面芳香族化合物可以是多芳基取代三苯胺衍生物或者咔唑类衍生物中的一种或者二者的混合物。

本实施例中，延缓空穴注入层230的材料采用具有共轭结构的平面芳香族化合物，可以满足该延缓空穴注入层230对HOMO能级的要求，从而达到在高电流密度下降低空穴传输速率的目的。

在一些实施例中，如图4所示，第一功能层200中的空穴传输层220与延缓空穴注入层230之间还设有电子阻挡层240(图中示意为Prime)，电子阻挡层240可以进一步抑制电子进入空穴传输层220，从而提升器件的发光效率。

具体地，电子阻挡层240的HOMO能级设为第三电离能，第一电离能的绝对值大于第三电离能的绝对值。

可选地，第一电离能的绝对值与第三电离能的绝对值的差值为0.07eV～0.2eV，即第二电离能的绝对值、第三电离能的绝对值以及第一电离能的绝对值沿着阳极层100朝向阴极层500的方向依次增大，便于空穴的迁移，同时又能合理控制高电流密度下空穴的传输速率。

本实施例中，在空穴传输层220与延缓空穴注入层230之间设置一层电子阻挡层240，可以进一步抑制电子进入空穴传输层220，使得电子尽可能地保留在有机发光层300中，从而提升器件的发光效率；对电子阻挡层240的HOMO能级参数进行限定，有利于提升对电子的阻挡作用，同时也能够合理控制空穴的跃迁速率，进一步提升器件的发光效率。

在一些实施例中，为了控制空穴向有机发光层300的迁移速率，电子阻挡层240中的空穴迁移率大于延缓空穴注入层230中的空穴迁移率，即越靠近有机发光层300，空穴的迁移率降低。

可选地，电子阻挡层240的空穴迁移率与延缓空穴注入层230的空穴迁移率的比值为10～100，包括端点值10和100。

可选地，电子阻挡层240的空穴迁移率与延缓空穴注入层230的空穴迁移率的比值为50。

在一些实施例中，如图5所示，延缓空穴注入层230包括层叠布置的多个延缓子膜层231。其中，延缓空穴注入层230中的各延缓子膜层231对应的HOMO能级的绝对值由阳极层100指向阴极层500的方向依次增大。

需要说明的是，每个延缓子膜层231的制备材料可以相同，通过设置不同的厚度、调节制备延缓空穴注入层230的材料的浓度和比例等方式实现。此外，各延缓子膜层231的材料也可以不同，只要各延缓自膜层的HOMO能级能够满足对应的变化趋势即可。

在一些实施例中，空穴传输层220中的掺杂粒子的掺杂浓度可以根据需要制备的空穴注入层210的HOMO能级要求进行设定，本实施例中对掺杂粒子的掺杂浓度不作具体限定。掺杂粒子的材料也同样可以包括具有共轭结构的平面芳香族化合物。

可选地，具有共轭结构的平面芳香族化合物可以是多芳基取代三苯胺衍生物或者咔唑类衍生物中的一种或者二者的混合物。

本实施例中，空穴传输层220中分布的掺杂粒子的材料采用具有共轭结构的平面芳香族化合物，可以满足该空穴传输层对HOMO能级的要求，从而达到在高电流密度下降低空穴传输速率的目的。

在一些实施例中，如图6所示，在电子传输层410与电子注入层420之间设有空穴阻挡层430(图中示意为HBL)，空穴阻挡层430用于阻挡空穴进入电子传输层410，使得空穴尽可能地保留在有机发光层300中，进一步提升器件的发光效率。

为了对发光器件结构中增加延缓空穴注入层230对效率滚降的效果进行说明，本申请实施例中通过对对比结构(如图1所示)和本申请实施例中的延缓空穴层注入结构(如图2或图6所示)的数据进行具体分析，得到如图7至图9所述的对比分析结果。

如图7和图8所示，对比结构(图1所示)为效率滚降较严重的OLED(有机电致发光二极管)器件，未蒸镀延缓空穴注入层230，导致器件在电压≥2.4V时空穴传输速率较快，因此在高灰阶产生比较明显的效率滚降。这是由于在高电流密度下空穴会快速注入到有机发光层300中，导致在空穴传输层220和有机发光层300的界面处生成大量的激子，产生激子淬灭，使得激子跃迁发光效率降低。本实施例提供的发光器件结构，通过增加延缓空穴注入层230，可以显著降低器件在高电压下空穴传输速率，降低空穴传输层220和有机发光层300的界面处的激子浓度，从而减少激子猝灭，提升发光效率，改善器件在高亮度下的效率滚降现象。

为了进一步说明延缓空穴注入层230阻碍空穴注入的效果，我们测试了对比结构和延缓空穴注入结构阻抗谱，测试频率为1～1000000Hz，直流电压为2.4V，交流信号电压为100mV。测试结果如图9所示，延缓空穴注入结构的阻抗谱图为两个半圆，本申请实施例中的发光器件结构可等效为两个RC电路，器件内界面间存在明显的界面存在。对比结构的阻抗谱是一个完整的半圆，证明其器件内部空穴传输速率较快。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种显示基板，包括：基板、开关器件层以及本申请实施例中前述的发光器件结构，开关器件层用于驱动发光器件结构发光。

本申请实施例提供的显示基板，包括了前述各实施例中的发光器件结构，该发光器件结构通过在空穴传输层220与有机发光层300之间设置延缓空穴注入层230或者对空穴传输层220进行掺杂，可以在高电压(对应高电流密度)下可以延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层220与有机发光层300的界面处的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种显示装置，包括本申请实施例中前述的显示基板。

本实施例提供的显示装置，包括了前述实施例中的显示基板，该显示基板中的发光器件结构在空穴传输层220与有机发光层300之间设置延缓空穴注入层230或者对空穴传输层220进行掺杂，可以在高电压(对应高电流密度)下可以延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层220与有机发光层300的界面处的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种发光器件结构的制备方法，如图10所示，包括以下步骤S100～S300：

S100，在基板的一侧制备阳极层，基板包括基底和位于基底上的开关器件层，阳极层制作在开关器件层背离基底的一侧。

可选地，基底一般选用玻璃基板。开关器件层包括阵列布置的薄膜晶体管器件，开关器件层和阳极层一般都可以采用全面成膜和图形化工艺相结合制备得到。此外，对于类似于ITO等材料的阳极层，还可以采用溅射的方式制备得到。

S200，在阳极层背离基板的一侧制备第一功能层；第一功能层包括依次层叠在阳极层上的空穴注入层、空穴传输层和延缓空穴注入层，延缓空穴注入层用于降低空穴传输速率；或者，第一功能层包括依次层叠在阳极层上的空穴注入层和空穴传输层，空穴传输层内分布有用于降低空穴传输速率的掺杂粒子。

可选地，在完成阳极层的清洗之后，采用蒸镀工艺在阳极层上制备包括有空穴注入层、空穴传输层以及延缓空穴注入层的第一功能层。延缓空穴注入层的材料可以为具有共轭结构的平面芳香族化合物，以满足该延缓空穴注入层对HOMO能级的设定要求，进一步提升效果。

可选地，在完成阳极层的清洗之后，采用蒸镀工艺在阳极层上制备包括有空穴注入层和分布有掺杂粒子的空穴传输层的第一功能层，该掺杂粒子可以预先与制备空穴传输层的材料进行混合。掺杂粒子的材料也同样可以采用具有共轭结构的平面芳香族化合物(以粒子形式掺杂在制备空穴传输层的材料中)，以满足该延缓空穴注入层对HOMO能级的设定要求，进一步提升效果。

S300，在第一功能层背离基板的一侧依次制备有机发光层、第二功能层和阴极层。

可选地，在完成阳极层的清洗之后，可以采用蒸镀工艺制备机发光层、第二功能层和阴极层。其中，第二功能层可以包括层叠在有机发光层上的电子传输层和电子注入层。

在一些实施例中，在制备完成阴极层之后还包括制备封装层等膜层结构。

本实施例中，通过在空穴传输层220与有机发光层300之间设置延缓空穴注入层230或者在在空穴注入层中混入掺杂粒子，可以在高电压(对应高电流密度)下可以延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层220与有机发光层300的界面处的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题。

本申请各实施例至少具有以下技术效果：

1、通过在空穴传输层与有机发光层之间设置延缓空穴注入层，该延缓空穴注入层可以在高电压(对应高电流密度)下可以延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层与有机发光层的界面处的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题。

2、通过在空穴传输层中设置掺杂粒子，由于掺杂粒子可以在高电压(对应高电流密度)下可以延缓空穴注入到发光层，从而降低空穴传输层与有机发光层的界面处的激子浓度，减少激子猝灭，提升器件的发光效率，避免器件在高亮度下出现效率滚降的现象，进而改善显示效果不均的问题。

3、通过对延缓空穴传输层与空穴传输层之间的HOMO能级参数进行限定，有利于降低空穴的传输速率，从而降低效率滚降，提升显示均匀性。

4、延缓空穴注入层的材料采用具有共轭结构的平面芳香族化合物，可以满足该延缓空穴注入层对HOMO能级的要求，从而达到在高电流密度下延缓空穴传输速率的目的。

5、在空穴传输层与延缓空穴注入层之间设置一层电子阻挡层，可以进一步抑制电子进入空穴传输层，使得电子尽可能地保留在有机发光层中，从而提升器件的发光效率；对电子阻挡层的HOMO能级参数进行限定，有利于提升对电子的阻挡作用，同时也能够合理控制空穴的跃迁速率，进一步提升器件的发光效率。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。